基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算方法与流程

本发明涉及电力系统配电网光伏可开放容量计算，更具体地说涉及一种基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算方法。

背景技术：

1、近年来，随着新型电力系统建设进程的不断加速，以光伏为代表的分布式新能源发电正在蓬勃发展，高比例分布式新能源接入使得配电网在新型电力系统中面临的形势和承担的任务发生明显变化。以分布式光伏为主的分布式能源普遍存在“间歇、波动、随机”的问题，这将给配电系统带来一系列问题，如源荷侧不确定性增加带来的新能源消纳问题，以及规模化接入对局部地区低压配网造成巨大冲击等。因此，如何对区域配电网的光伏可开放容量进行合理地分析和准确地测算，对于实现分布式光伏的有序接入和解决高比例分布式光伏接入的配电网评估与规划问题具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算方法。

2、本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

3、基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算方法，包括步骤如下：

4、步骤a、获取光伏可开放容量计算所需参数；

5、步骤b、设置锥松弛最大偏差的计算精度、最大迭代次数和迭代次数初值；

6、步骤c、开始进行迭代，判断迭代次数是否小于步骤b中设置的最大迭代次数，若不小于则结束，否则进入下一步骤；

7、步骤d、依据步骤a获取的基础参数，以满足各场景下光伏不同接入位置下光伏可接入容量最大为目标函数，设定电功率平衡、热稳定、电压偏差、“n-1”、设备反向负载率、短路电流、谐波和弃光率的约束条件，构建基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算模型；

8、步骤e、根据二阶锥规划的标准形式对步骤d构建的基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型；

9、步骤f、求解步骤e中获得的混合整数二阶锥规划模型，获得满足各场景约束的最大线路光伏可开放容量；

10、步骤g、判断锥松弛最大偏差是否满足步骤b中设置的锥松弛最大偏差的计算精度，若满足，转到步骤i，否则进入下一步骤；

11、步骤h、迭代次数加1，在步骤e中得到的混合整数二阶锥规划模型基础上增加割平面约束条件，然后返回步骤c；

12、步骤i、输出步骤f获得的满足各场景约束的最大线路光伏可开放容量。

13、所述步骤a光伏可开放容量计算所需参数包括网架结构、线路参数、负荷水平、光伏出力、光伏接入位置和功率因数、分布式光伏及负荷的典型日曲线、电压偏差允许范围和线路最大负载率的基础数据。

14、所述步骤d中，基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算模型的目标函数表达式为，

15、

16、式中，ψpv表示接入光伏的节点位置集合，pipv表示节点i接入光伏的装机容量。

17、所述步骤d中，电功率平衡约束条件表达式为，

18、

19、式中，δ(j)表示以j为末端节点的支路首端节点集合，ξ(j)表示以j为首端节点的支路末端节点集合，pij,t和qij,t分别表示t时刻节点i流向节点j的有功和无功功率，pj,t、qj,t和uj,t分别表示t时刻节点j的有功、无功注入功率、电压幅值，rij、xij、iij,t分别表示线路ij的电阻、电抗、电流幅值；

20、电压偏差约束表达式为，

21、

22、式中，ui(t)表示t时刻节点i处的电压，un表示电压额定值，λ表示电压偏差运行范围；

23、热稳定约束表达式为，

24、

25、式中，表示在m场景下t时刻线路流过的电流，iij,max表示线路最大载流量，设备反向负载率约束表达式为，

26、

27、式中，λm(t)表示在m场景下t时刻反向负载率，表示在m场景下t时刻光伏出力，表示在m场景下t时刻等效用电负荷，即负荷减去除分布式电源以外的其他电源出力，se表示变压器或线路实际运行限值，λmax表示所允许的最大反向负载率；

28、n-1约束，

29、供电区域10kv线路应满足“n-1”原则，架空线单联络时最大反向负载率取50％，两联络时最大反向负载率取66.7％，三联络时最大反正负载率取75％；

30、短路电流约束表达式为，

31、

32、式中，表示在m场景下t时刻系统母线短路电流，iscl,max表示允许的最大短路电流限值，应选取与母线联接的所有设备和馈线上相应断路器开断电流限值的最小值；

33、谐波约束表达式为：

34、

35、式中，表示在m场景下t时刻系统谐波电压畸变率，vthd,max表示谐波电压畸变率最大允许值；

36、弃光率约束表达式，

37、

38、式中，γ表示最大允许弃光率，表示在m场景下t时刻光伏的实际最大出力。

39、所述电压偏差约束表达式，式中λ表示电压偏差运行范围，110～35千伏系统中λ为10％，10千伏及以下系统中λ为7％。

40、步骤e中，所述的根据二阶锥规划的标准形式对步骤d构建的基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算模型中的约束条件进行线性化和锥转换，转化成混合整数二阶锥规划模型的方法是：

41、令将非线性约束转化为二阶锥约束，如下式所示，

42、

43、目标函数及其他约束条件保持不变，获得优化模型目标表达式为，

44、

45、获得优化模型约束条件为，

46、

47、所述步骤g中，判断锥松弛最大偏差是否满足所述步骤b中设置的锥松弛最大偏差的计算精度的表达式为：

48、

49、式中，rgapk表示第k次迭代中锥松弛最大偏差，ε为锥松弛最大偏差的计算精度。

50、所述步骤h中配电网割平面约束条件表达式为，

51、

52、式中pt,ij,k，qt,ij,k和it,ij,k分别表示第k次迭代中t时刻支路ij的有功潮流、无功潮流和电流幅值平方，ut,i,k表示在第k次迭代中t时刻节点i的电压幅值平方。

53、所述步骤f，采用cplex求解器求解步骤e中获得的混合整数二阶锥规划模型。

54、本发明的有益效果为：本方案对光伏接入位置接入容量组合模型与时序模拟优化运行模型两部分的内容进行了构建。

55、组合优化模型部分：各接入点所接入光伏容量之和最大，是不同接入位置不同接入容量的组合优化模型。

56、时序优化模型部分：基于时序模拟运行校验接入光伏后的配电网在每个时间断面均满足系统运行约束。同时依据二阶锥规划原理，通过线性化和锥转换，将原非凸问题模型转换成混合整数二阶锥规划模型，通过迭代计算增加割平面约束条件，不仅能够保证松弛误差满足计算精度，而且降低了求解难度，保证了模型的求解速度。

57、本方案适用于高比例光伏接入场景下的基于时序运行模拟的光伏可开放容量计算方法，能够统筹设备安全与系统安全，统筹分布式电源与集中式电源，统筹电网承载与消纳，确保测算结果能够保障电网安全稳定运行，促进新能源健康有序发展。同时可保障电网安全稳定运行与新能源有效消纳，实现配电系统源网荷储各环节协同发展，满足以新能源为主体的新型电力系统高质量建设需要，为解决含高渗透分布式电源接入的配电网评估与规划问题提供理论依据。